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石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結研究獲進(jìn)展

2017-08-03 13:27:12

中國科學(xué)院上海微系統與信息技術(shù)研究所石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結研究取得新進(jìn)展,研究員謝曉明領(lǐng)導的研究團隊采用化學(xué)氣相沉積(CVD)方法成功制備出單原子層高質(zhì)量石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結,并將其成功應用于
WSe2/ MoS2二維光電探測器件。研究論文 Synthesis of High-Quality Graphene and Hexagonal Boron Nitride Monolayer In-Plane Heterostructure on Cu–Ni Alloy于5月19日在 Advanced Science上發(fā)表。
石墨烯(graphene)和六方氮化硼(h-BN)結構相似但電學(xué)性質(zhì)迥異。由于石墨烯/六方氮化硼平面異質(zhì)結在基礎研究和器件探索方面具有重要潛力,因而備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。graphene/h-BN 平面異質(zhì)結的制備一般采用依次沉積石墨烯和h-BN,或者相反次序來(lái)實(shí)現,由于后續薄膜形核控制困難以及生長(cháng)過(guò)程中反應氣體很容易對前序薄膜產(chǎn)生破壞,因而目前文獻報告 graphene/h-BN 平面異質(zhì)結的質(zhì)量不盡如人意。上海微系統所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室的盧光遠、吳天如等人基于銅鎳合金襯底生長(cháng)高質(zhì)量 h-BN 和石墨烯薄膜的研究基礎,通過(guò)先沉積 h-BN 單晶后生長(cháng)石墨烯,成功制備了高質(zhì)量石墨烯/h-BN 平面異質(zhì)結。由于銅鎳合金上石墨烯生長(cháng)速度極快,較短的石墨烯沉積時(shí)間減小了對石墨烯薄膜生長(cháng)過(guò)程中對h-BN薄膜的破壞。同時(shí)由于銅鎳合金優(yōu)異的催化能力,在提高氮化硼單晶結晶質(zhì)量的同時(shí)消除了石墨烯的隨機成核,使得石墨烯晶疇只在三角狀 h-BN 單晶疇的頂角處形核并沿著(zhù) h-BN 邊取向生長(cháng)。課題組與美國萊斯大學(xué)教授 Jun Lou 等團隊合作,利用合作培養博士研究生計劃,在高質(zhì)量石墨烯/h-BN 平面異質(zhì)結的基礎上,以石墨烯作為接觸電極,h-BN 作為絕緣襯底,制備了
WSe2/ MoS2 二維光電探測器,驗證了石墨烯/h-BN 平面異質(zhì)結的質(zhì)量和電學(xué)性能,為基于該異質(zhì)結材料平臺開(kāi)展基礎研究和二維邏輯集成電路應用探索提供了基礎。
該項工作得到了科技部重大專(zhuān)項“晶圓級石墨烯電子材料與器件研究”以及中科院和上海市科委相關(guān)研究計劃的資助。

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